Травление печатных плат: Изготовление печатной платы. Травление платы

Содержание

Травление печатной платы | Блог компании Сай Фон Технолоджис

Травление печатной платы

27.03.2019

Сталкиваясь с разработкой печатной платы впервые или стараясь минимизировать затраты при ежедневной работе с электроникой, разработчики стараются найти более доступные альтернативы в каждом этапе изготовления. В данной статье мы расскажем вам самые популярные методы травления печатных плат и разберем преимущества и недостатки каждой из них.

Для чего же необходимо травление?

В большинстве случаев, необходимо для снятия поверхностного слоя жировой пленки или загрязнений и для выявления структуры материалов. В художественной обработке металлов - для нанесения рельефного рисунка. На производстве печатных плат и интегральных схем (методом фотолитографии) таким образом формируются дорожки и контактные площадки. Также изготавливаются мембраны, путем вытравливания отверстий. Иногда таким образом полируют поверхность после неудачной механической обработки.

Травление печатной платы

Чтобы разобраться, для чего необходимо травление, рассмотрим вкратце основные этапы разработки печатных плат:

  1. Подготовка заготовки для нанесения защитного слоя. Весь процесс сводится к очистке и обезжириванию поверхности. В зависимости от степени загрязнения применяют несколько вариантов очищения, соответственно, чем чище, тем проще. Если заготовка не сильно загрязнена, то достаточно вымыть ее абразивной щеткой или мочалкой, при необходимости добавив мелкодисперсный абразивный порошок.

    Но если обнаружена толстая оксидная пленка, ее потребуется убирать раствором хлорного железа и обрабатывать на протяжении 5 секунд. После, обязательно промыть под холодной проточной водой.

    Чтобы обезжирить поверхность - протрите ее тканью, не оставляющей ворс (отлично подходит микрофибра), смоченную в ацетон, спирт или бензин. Следите за качеством смеси, чтобы в них не было никаких дополнительных примесей. После обработки промойте заготовку под проточной водой. Если на поверхности капель не осталось, значит обезжиривание прошло успешно.

  2. Нанесение защитного покрытия. Можно нанести рисунок вручную на стеклотекстолит используя маркер (не смывающиеся водой) или рейсфедер. Минимальное значение толщины дорожки достигает 0,5 мм. Процесс трудоемок и популярен только в тех случаях, если требуется изготовить одну небольшую плату. Более облегченный вариант - перенесения рисунка, напечатанного на лазерном принтере в зеркальном отображении на подложке из алюминиевой фольги. Следующим этапом является перенос тонера на очищенный текстолит, применяя тепло от нагретого утюга (наиболее часто применяемый способ). Ширина дорожек получается тоньше предыдущего метода - 0,3 мм. С помощью лазерного гравера гораздо проще нанести трассу на заготовку. Никаких особых усилий прилагать не требуется. В специальной программе разрабатывается необходимый рисунок по размерам. Затем загружается в программу гравера. Текстолит покрывается черной матовой краской и помещается под гравером. Спустя небольшое количество времени рисунок будет полностью перенесен. Применив фоторезист можно добиться наиболее точного и качественного результата. На поверхность платы наносится фоторезист, следом накладывается фотошаблон и засвечивается.
    После этого лишние участки очищаются от фоторезиста растворителем NaOH.
  3. Травление. Необходимо для удаления поверхностного слоя с заготовки, не затронув при этом рисунок дорожки.
  4. Очистка от защитного покрытия, используя растворитель.
  5. Монтаж платы. Необходимо просверлить отверстия в размеченных заранее местах. Диаметр отверстий подбирается в зависимости от деталей. После, обработать наждачной бумагой места сверлений от заусениц. После плату покрывают флюсом с последующим лужением. Каким способом будет проводиться лужение (погружая радиодеталь в припой или используя паяльник) решает сам разработчик.

В зависимости от используемого метода, этапы могут добавляться или меняться.

Травление печатной платы

Травление и основные химические способы

Основные виды:

  • химическое;
  • электрохимическое;
  • ионно-плазменное.

Чаще всего применяется химический способ, как самый простой и доступный. Рассмотрим более детально процесс травления:

  • сначала шлифуется или обезжиривается поверхность;
  • далее травитель (или электролита) вступает в реакцию с поверхностным слоем;
  • по окончанию процедуры очищаем поверхность от остаточного материала растворителем.

Не пренебрегайте соблюдением мер безопасности, так как при травлении металлов может выделяться водород.

Травление печатной платы

Во избежание порчи заготовки, требуется защищать поверхность и края специальными масками.  При длительном взаимодействии с травителем, на краях маски может стравливаться материал.

На некоторых участках химическая реакция может отличаться по скорости от основной площади. Из-за этого травление бывает селективным.

Различают множество способов удаления меди с незащищенной маской участков.

Рассмотрим основные.

·         Водный раствор хлорного железа. Считается самым популярным травителем.

Способ приготовления: В теплой воде h3O (300 мл) разводится 100 грамм хлорного железа FeCl3. Должна получиться насыщенная золотисто-желтая жидкость. Чем насыщенней эмульсия, тем быстрее будет проходить процесс, но обычно занимает от 15 до 60 минут. Также на скорость влияет перемешивание (можно использовать компрессор, который постоянно перемешивает жидкость) и температура (можно периодически подогревать). После окончания процедуры, необходимо тщательно промыть плату под водой, лучше применить мыло, чтобы удалить остатки. Остаток можно сохранить в герметичной таре и применить несколько раз.

Из недостатков можно отметить невысокую скорость процесса и образование отходов на поверхности платы. Следует быть аккуратным, при работе с данным методом, так как при попадании на любые предметы появляются трудноудаляемые желтые пятна.

Травление печатной платы

·         Азотная кислота (HNO3) - редко применяется из-за высокой испаряемости, резкого запаха, сильной гигроскопичности. Для использования потребуется развести кислоту с водой в соотношении 1/3.

Главное не забывайте о последовательности смешивания. Кислота наливается в воду, а не наоборот. Прежде чем опускать заготовку в травитель, проверьте на момент полного высыхания лака, защищающего дорожки. В противном случае раствор разъест и его. Весь процесс занимает не более 5 минут, почему его и применяют. Соблюдайте меры предосторожности в работе с азотной кислотой.

·         Медный купорос (CuSO4) и поваренная соль (NaCl) и в воде. Применяют достаточно редко, из-за выделения яда и медленного протекания процесса (до 8 часов).

В пол литрах воды, нагретой до 50 градусов, растворяют 100 грамм соли, затем добавляют 50 грамм медного купороса.  Чтобы травление протекало быстрее, необходимо поддерживать температуру до 80 градусов.

·         Серная кислота (h3SO4) и перекись водорода (h3O2). Стравливание происходит в течение часа. Возможно повторное использование, если хранить в темном месте и в не герметичной таре. Обладает возможностью к регенерации, путем добавления перекиси.

В 300 мл серной кислоты в воде добавляют 4 таблетки гидроперита. Температура должна сохраняться комнатная, а раствор - периодически перемешивать. Тщательно следите за соотношением составляющих. Если не хотите получить замедленную реакцию, то следите, чтобы не появлялись пузырьки, означающие переизбыток перекиси водорода.

·         Персульфат аммония ((Nh5)2S2O8). Для приготовления потребуется растворить 35 гр кристаллического вещества в 65 гр воды. На весь процесс уходит порядка 10 минут. Для оптимального действия требуется поддерживать температуру около 40 градусов, периодически помешивать.

·         Лимонная кислота в перекиси водорода. Самый популярный метод. Все благодаря своей невысокой стоимости, быстрой работе и бережному отношению к фоторезисту.

Для качественного протекания процесса, нужно налить в небольшую ванночку 100 мл перекиси водорода, опустить в нее плату и засыпать 30 гр лимонной кислоты. Реакция произойдет моментально. Травление происходит очень быстро, но если подогреть, то процесс ускорится. Также для ускорения добавляют 3 гр соли, которая усиливает реакцию. Стравливание происходит равномерно. Жидкость быстро меняет свой цвет из прозрачного в синий. Чтобы понять время окончания, надо периодически споласкивать плату или слегка пошевелить ванночку.

Травление печатной платы

Из недостатков можно отметить постоянное выделение газов, которое может раздражать дыхательные пути и глаза. Если решили нагревать раствор, то рекомендуется выполнять эту процедуру на свежем воздухе. Следите за температурой, так как при сильном нагреве возможна излишняя агрессия и взрыв.

Эмульсия не хранится. Регенерация возможна, но не необходима, так как гораздо проще приготовить новую порцию, учитывая ее невысокую стоимость. И рассчитать пропорции тоже легче. Не оставляет несмываемых следов.

Независимо от выбранного вам метода, не забывайте придерживаться правил безопасности, особенно работая с ядами и кислотами. Лучший вариант работать на открытом воздухе.

Травление печатной платы

Травление печатной платы (дешевый способ)


В этой статье пойдет речь о том как вытравить печатную плату в домашних условиях с помощью перекиси водорода. Все очень просто и не требует особых усилий.

Для работы нам потребуется следующий перечень инструментов:
- Программа- layout 6.0.exe (можно и другую модификацию)
- Фоторезист негативный (это пленка специальная)
- Лазерный принтер
- Прозрачная пленка для печати
- Маркер для печатных плат (если нет, можно использовать нитролак или лак для ногтей)
- Фольгированый текстолит
- УФ лампа(если нет лампы, ждем солнечную погоду и пользуемся солнечными лучами, я много раз так делал все получается)
- Два кусочка оргстекла( можно и один но я себе сделал два) так же можно использовать коробку от CD-дисков
- Канцелярский нож
- Перекись водорода 100 мл
- Лимонная кислота
- Сода
- Соль
- Ровные руки (это обязательно)

В программе layout делаем разводку платы


Тщательно проверяем ее, что бы ничего не перепутать и ставим на печать

Обязательно слева выставляем все галочки так как на фото. На фото видно, что рисунок у нас в негативном изображении, так как фоторезист у нас негативный, те участки на которые попадет УФ лучи и будут дорожками, а остальное смоется, но об этом немного позже.

Далее берем прозрачную пленку для печати на лазерном принтере (находится в свободной продаже) одна ее сторона немного матовая а другая глянцевая, так вот ставим пленку так, что бы рисунок был на матовой стороне.


Берем текстолит и вырезаем его по размеру требуемой платы

Отрезаем по размеру фоторезист (при работе с фоторезистом избегайте прямых солнечных лучей, так как они испортят фоторезист)

Зачищаем текстолит ластиком и протираем что бы не осталось ни какого мусора

Далее на фоторезисте отрываем защитную прозрачную пленку

И аккуратно приклеиваем к текстолиту, важно что бы не было никаких пузырьков. Хорошо проглаживаем чтобы все хорошо приклеилось

Далее нам потребуется два куска оргстекла и две прищепки можно использовать коробку от CD-дисков

На плату кладем наш распечатанный шаблон, обязательно нужно класть шаблон напечатанной стороной на текстолит и зажимаем между двух половинок оргстекла так чтобы все плотно прилегало

После нам потребуется УФ лампа (или простое солнце в солнечный день)

Вкручиваем лампочку в любой светильник и выставляем над нашей платой на высоте где то 10-20 см. И включаем, время засветки от такой лампы как на фото на высоте 15 см у меня составляет 2,5 минуты. Дольше не советую, можете испортить фоторезист

Спустя 2 минуты выключаем лампу и смотрим что получилось. Дорожки должны хорошо просматриваться

Если все хорошо видно приступаем к следующему шагу.

Берем перечисленные ингредиенты
- Перекись
- Лимонная кислота
- Соль
- Сода


Теперь нам нужно удалить с платы не засвеченный фоторезист, его нужно удалять в растворе кальцинированной соды. Если ее нет то нужно ее сделать. Кипятим воду в чайнике и наливаем в тару

Насыпаем туда простую соду. Много не нужно на 100-200 мл 1-2 ложки соды и хорошо перемешиваем, должна начаться реакция

Даем раствору остыть до 20-35 градусам(сразу в горячий раствор класть плату нельзя, слезет весь фоторезист)
Берем нашу плату и снимаем вторую защитную пленку ОБЯЗАТЕЛЬНО

И ложем плату в ОСТЫВШИЙ раствор на 1-1,5 минуты

Периодически достаем плату и промываем ее под струей воды счищая с нее аккуратно пальцем или мягкой кухонной губкой. Когда все лишнее смоется должна остаться вот такая плата

На фото видно что смылось немного больше чем нужно, наверное передержал в растворе (что не рекомендуется)

Но ничего страшного. просто берем маркер для печатных плат или лак для ногтей и замазываем им все оплошности



Далее наливаем в другую тару Перекись 100 мл,3-4 ложки лимонной кислоты и 2 ложки соли.

Раствор нужно подогреть, берем миску, наливаем туда теплую воду и ставим тару в миску

Кладем плату в раствор и ждем

Когда плата вытравится, ее нужно промыть водой.

Что бы убрать оставшейся фоторезист снова кипятим воду и разбавляем с содой, соды можно побольше. И в горячий раствор помещаем нашу плату на 10-15 мин.


И плата полностью готова

После сушки и пайки плата выглядит очень даже хорошо
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Травление печатных плат - чистое и безопасное. Рецепт с лимонной кислотой и перекисью водорода » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

От редакции:
Статья навеяна коротким комментарием камрада sergey_esp.
Нами тема изучена, проверена практически, расширена, углублена, добавлены все поясняющие фото и даже сам рецепт. Итого, статья была приведена к датагорским канонам.

Трудно от хлорного железа отмыть раковину или отстирать кухонное полотенце. Трудно объяснить жене дыру от кислоты на штанах. Я в последнее время перешёл на самый дешёвый и чистый способ травления печатных плат. Спасибо неизвестному химику, который впервые в интернете описал этот способ. К сожалению, не помню, где и кто он.

Позднее видел многократно похожие рецепты на разных сайтах в Сети, решил добавить и на Датагор эту шпаргалку, чтобы всегда под рукой и в соответствующем разделе. Этот способ травления плат отлично подходит как для начинающих радиолюбителей, так и для аксакалов.


Чтобы нахимичить травильный раствор нам потребуются безопасные и доступные зелья


ИнгредиентКоличествоПримечание
1. Лимонная кислота30-50 г.порошок в пакетике из продмага
2. Перекись водорода 3%100 млраствор во флаконе из аптеки без рецепта
3. Соль поваренная5-7 г.1 чайная ложка, не йодированная

☂️ Обратите внимание, воды в рецепте нет!
⚖️ Этого количества раствора хватает на вытравливание ≈100 см²
медной фольги стандартной толщины 35 мкм.

Содержание / Contents

Всё это необходимо смешать перед использованием в стеклянной или пластиковой посуде. Количество ингредиентов можно пропорционально изменять, а лимонной кислоты можно и побольше.

Время травления около 20 минут при комнатной температуре, зависит от площади платы. Увеличение температуры не приводит к значительному увеличению активности, поэтому, я считаю, что подогревать не нужно.
Важно перемешивать травящий раствор для доступа свежего раствора и смывания продуктов реакции.

Раствор по этому рецепту руки и одежду не разъедает и раковину не пачкает. Изначально раствор прозрачный, а по мере использования приобретает цвет «морской волны», зеленовато-голубоватый.


Фотка в процессе, прислал на Датагор Beso (Минск):
«Действительно, травит быстро, травит чисто, и, что немаловажно,
травит дешевле, чем хлорным железом"

Для коррекции недостатков ЛУТ подходит перманентный маркер, маркер с краской (paint marker) или лак для ногтей.
Раствор не хранится, всегда лучше травить в свежеприготовленной смеси.

Мой вариант травления в ведёрке из-под какой-то еды.
Очень экономно расходуется раствор.

А ещё в Сети предлагают вариант с заменой лимонной кислоты на 70% уксусную. Я считаю, что делать так можно только в самом крайнем случае, т. к. получаем вонь и работу с более опасной средой.we.easyelectronics.ru/evsi/nemnogo-o-travlenii-plat.html
radiokot.ru/lab/hardwork/62/
forum.datagor.ru/index.php?showtopic=7850

Всем удачных красивых плат!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Игорь Котов (datagor)

Россия, Сибирь, г.Новокузнецк

Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.

 

Травление печатных плат гидроокисью аммония (щелочное травление)

Автор pcbdesigner.ru На чтение 8 мин. Опубликовано

Щелочное травление с комплексообразующей гидроокисью аммония широко используется из-за непрерывности процесса, совместимости с основными металлическими и неметаллическими резистами, высоким значением растворенной меди, высокой скорости травления. Повсеместно применяются система регулирования химического объема беспрерывных (разомкнутых) опрыскивателей. Данная операция обеспечивает постоянную скорость травления, высокую продуктивность, легкость контроля и восстановления, улучшенную систему контроля загрязнении. Тем не менее ополаскивание после щелочного травления необходимо, а ионы аммония, попавшие в жидкость для промывки нужно утилизировать как отход. Замкнутая регенерационная система с химической переработкой экономически доступна для установки на месте эксплуатации, однако она применяется нечасто ввиду необходимости отдельного корпуса, капитальных издержек, неустойчивой экономикой, зависящей от цен на медные продукты, а также необходимости человеческого труда. Экономически выгодная и экологическая стратегия производства включает отправку побочных продуктов травителей поставщику согласно действующего контракта для последующего возвращения производителям восстановленной меди и регенерированных компонентов аммония.

Химический состав щелочного травителя (гидроокиси аммония).

Основные компоненты химического состава травильного раствора на основе гидроокиси аммония функционируют следующим образом:

  1. Гидроокись аммония служит комплексообразователем для сохранения растворенности меди.
  2. Хлористый аммоний увеличивает скорость травления, объем растворенной меди и стабильность раствора.
  3. Ион меди служит окислителем и реагирует с металлической медью, растворяя ее.
  4. Бикарбонат аммония служит буфером и предохраняет отверстия под пайку и поверхность от загрязнений.
  5. Фосфат аммония предохраняет сквозные металлические отверстия под пайку от загрязнений.
  6. Нитрат аммония увеличивает скорость травления и сохраняет чистоту припоя.
  7. В большинстве случаев применяются дополнительные добавки для увеличения скорости и/или защищенность боковой стенки. Довольно часто применяется тиомочевина, несмотря на то, что доступна новая композиция без содержания тиомочевины, улучшающая защиту от подтравления.
  8. В непрерывном производстве используется один буферизованный раствор с уровнем рН от 7,5 до 9,5.

Щелочные растворы для травления растворяют экспонированную на область печатных плат медь с помощью химического процесса окисления. Гидроксид и соли аммония совместно с ионами серебра образуют ионы аминного комплекса меди, который сохраняет стравленную и растворенную в растворе медь.

Типичная реакция окисления в установках закрытого цикла представлена реакцией ионов меди на медь и окислением кислорода воздуха:

Скорость травления существенно зависит от диффузии аминного комплекса с поверхности меди в объем активного раствора, где происходит окисление согласно уравнению. Травление может продолжаться образованием в воздухе окислителя во время травления распылением при условии, что объем стравленной ионами хлора меди не превышает нормативного значения.

Свойства и контроль травильного раствора гидроокиси аммония при щелочном травлении.

Ранние версии щелочных травителей предназначались для применения в производстве циклического типа. Содержание меди в них было незначительно, и скорость травления стремительно падала, как только медная составляющая в нем увеличивалась. Возникла необходимость добавлять растворенные окисляющие вещества в контролируемых количествах, чтобы увеличить скорость травления и содержание меди при постоянной температуре.

Рабочая температура щелочных травильных растворов составляет 50-55 °С, они хорошо подходят для травления распылением. Во время данной операции происходит испарение аммония, поэтому для нее необходимы соответствующие вытяжные системы. Давление в установках для травления гидроокисью аммония должно быть немного ниже атмосферного и умеренный уровень выпуска, чтобы поддерживать аммоний, необходимый для сохранения в растворе стравленной меди. Необходимо соблюдать осторожность при подаче кислорода воздуха для равновесия при выделении.

Непрерывные системы для щелочного травления печатных плат.

Практичным методом поддержания постоянной скорости травления при минимальном загрязнении является использование автоматического управления подачи, изменяющей плотность и концентрацию. Этот процесс показан на рисунке 2.

Рисунок 1 — Автоматизированная проточная система щелочного травления печатных плат

По мере травления печатных плат медь растворяется, и концентрация травильного раствора увеличивается. Концентрация щелочного травителя в отстойнике травильной машины служит для определения количества меди в растворе. Когда датчик фиксирует превышение концентрации, включается насос, который автоматически подает подкрепляющий раствор в травильную машину и одновременно удаляет гидроокись аммония, пока концентрация не уменьшится. Недостатком данной технологии является введение подкрепителя на первой стадии промывки после травильной машины. Моющий раствор смывает медь с платы и заново вводит его в травильную машину, где она передается в резервуар с побочными продуктами с остальной медью. Было установлено, что при водяном удалении фоторезистов низкий рН (от 7,9 до 8,1) повышает надежность травления. Однако поддержание данного уровня рН регулированием выпуска выделения непросто. Измерение рН и контролируемое добавление безводного аммиака в травитель улучшает концентрацию. Также было отмечено, что для поддержания стабильной скорости травления необходимо контролировать уровень свободного аммония, хлорида аммония и кислорода. Для стабилизации скорости травления при низкой и высокой потребности в меди при травлении во время утилизации были попытки прямого введения кислорода. Типичными условиями технологического процесса:

Температура От 120 до 130°F (50-55 °С)
рН От 8,0 до 8,8
Удельная плотность при 50 °С От 1,20 до 1,227
Градус Боме, Ве° От 25до 27 Концентрация меди, унций/галлон От 20 до 22
Подтравливание, 0,001 in/mm От 1,4 до 2,0
Уровень хлоридов От 4,9 до 5,7 моль/л

Все платы необходимо тщательно промывать, сразу после их выхода из травильной камеры. Промывка в подкрепителе и многократное каскадное промывание в воде содействуют тщательной промывке, при контролируемом потоке и использования воды. Платы не должны высыхать перед промывкой. На протравленные схемы с металлизированным оловянно-свинцовым паяльным резистом необходимо воздействовать кислотой, для этого наносят полировальную пасту для повторного нанесения покрытия. Пасты, содержащие тиомочевину, сняли с массового производства из-за нанесения временного металлизированного резиста (для паяльной маски на неизолированной меди) и пагубного воздействия на окружающую среду. Промывка должна удалить травитель из-под кромок схем и полностью очистить поверхность платы и сквозные отверстия. Многошаговая постепенная промывка в воде и сушка в воздушном шабере обеспечивает чистую, незагрязненную поверхность. В современных технологических процессах после промывки травления снимают резист, а на выходах травильных камер располагают машину конвейерного типа.

Регенерация замкнутого цикла процесса щелочного травления.

Процесс регенерации должен проходить следующим образом:

  1. Контролируемое удаление части отработанного травильного раствора из отстойника травильной машины с учетом количества меди, добавленного в травильную ванну.
  2. Химическое восстановление отработанного травителя (т.е. удаление избытков побочных продуктов и регулировка параметров раствора для повторного использования).
  3. Поддержание травителя в травильной машине с учетом текущих производственных потребностей. Непрерывная регенерация обеспечивает постоянные условия травления. Данные методы регенерации затратные, поэтому его применение ограничено лишь крупными предприятиями. Основными методами регенерации являются кристаллизация, жидкостная экстракция и электролитическое восстановление.
  •   Кристаллизация понижает уровень меди в травителе замораживанием и фильтрацией солевых осадков. За этим следует повторное обогащение и регулировка эксплуатационных условий.
  • Жидкостная экстракция применяется все чаще благодаря непрерывности и безопасности использования. Процесс извлекает соли меди из травильного раствора в органический растворитель, способный экстрагировать медь. Органический слой, содержащий медь, впоследствии смешивается с водным раствором серной кислоты, который извлекает медь в виде сульфата. Затем восстанавливают травитель без меди, а из медного сульфата медь получают кислотным электрохимическим извлечением. Системы регенерации закрытого типа снижают затраты на химические вещества, загрязнение сточных вод и простой в производстве, однако им требуется выделение производственной площади, ресурсы и технический уход. Экономика напрямую зависит от рыночных цен на медь.
  • Электролитическое восстановление меди как прямым путем, так и с помощью мембранного электролизера из аммиачного комплекса, полученного из травителя, содержащего сульфат меди, предоставляет такие преимущества, как сокращения отходов производства и снижение затрат.
  • Данные процессы обычно используются крупными поставщиками или перерабатывающими заводами, которые осуществляют вывоз отработанных отходов и замену подкрепителя в рамках производственного контракта. Это сокращает затраты предприятия и снимает с него ответственность за загрязнение окружающей среды.
Сложности травления печатных плат гидроокисью аммония.
  1. Низкая скорость травления при рН < 8,0. Вызвано излишней аэрацией, подогревом, временем простоя и опрыскиванием при высокой температуре раствора в условиях должного подкрепления или низкого содержания аммония. Безводный аммиак повышает рН. Необходимо проверить оборудование автоматического устройства для корректировки раствора.
  2. Низкая скорость травления при рН > 8,8. Это вызвано высоким содержанием меди, водой в травителе или недостаточной аэрацией.
  3. Низкая скорость травления при оптимальном рН. Это вызвано ошибкой в толщине меди, кислородным голоданием в травильной машине или загрязнением травителя.
  4. Разъедание припоя. Вызвано повышенным содержанием хлоридов в травителе, неправильным осадкам смеси олова и свинца или недостаточным содержанием фосфата.
  5. Набросы на припое, отверстиях или дорожках. Могут быть вызваны не сбалансированным составом раствора травителя или износом инструмента для чистовой обработки.
  6. Травление ниже или выше нормы. Может быть вызвано неправильными рН или настройкой оборудования.
  7. Образование осадка в травильных камерах с низким рН < 8,0. Зернистый осадок темно-синего цвета. Исправляется добавлением безводного аммиака.
  8. Образование осадка в травильных камерах с высоким рН > 8,8. Рыхлый осадок голубого цвета. Вероятно вызвано превышением содержания меди над содержанием хлорида. Исправляется добавлением хлорида аммония. Также может быть вызвано добавлением воды в травитель.
  9. Выделение паров аммония. Причина: протечка в травильной машине. Необходима вентиляция помещения ради безопасности оператора.
  10. Загрязнения. Вызвано содержанием растворенной меди в воде, поступающей из травильной машины. В этом случае ее необходимо обработать химически и изолировать от моющих растворов с содержанием аммония. Диэлектрики, фольгированные тонкой фольгой, представляют существенную проблему, поскольку их быстрое перемещение по травильной машине повышает содержание травителя в моющих растворах. Следует обеспечить чистоту и правильное размещение ролика, отходы от распыления внутри травильной машины, а также должную химическую и водную промывку.

Травление платы перекисью водорода и лимонной кислотой: тонкости обработки платы

Травление платы перекисью водорода и лимонной кислотой – рецепт, пользующийся особой популярностью у радиолюбителей. Это не только быстрый, но и безопасный способ получить готовое для паяния элементов будущего прибора полотно.

Как травили платы в прошлом?

Раньше, чтобы сделать печатную плату, требовалось приложить немало усилий. Сначала схема разводилась на бумаге, потом в заготовке проделывали отверстия, после чего переносили дорожки на фольгированный текстолит или гетинакс, используя при этом лакокрасочные изделия. После высыхания покрытия его отдирали, а плату погружали в емкость с лугом для вытравливания.

Труднее всего было травить плату. Так как для этих целей использовали луг на основе хлорного железа. В радиокружке такое средство не было дефицитным, а вот дома приходилось искать альтернативу, в качестве которой чаще всего выступал медный купорос.

Травление платы перекисью водорода и лимонной кислотой

Обработка платы несла в себе еще один секрет: плата травилась неравномерно. Некоторые дорожки разъедались, а местами поверхность недотравливалась. Все из-за неопытности умельцев или многократного использования лужного раствора.

Современные методы обработки плат

Травление платы перекисью водорода и лимонной кислотой не новинка. Многие слышали о таком методе и раньше. Выбрав такой вариант подготовки платы, вы откроете для себя не одно преимущество по сравнению с травлением в хлорном железе. Например, качество обработки, безопасность и экологичность перекиси в сочетании с окислителем.

Рецепт обработки платы дома

Все, что необходимо для того, чтобы выполнить травление платы перекисью водорода и лимонной кислотой, вы найдете в своей аптечке и на кухне или без проблем сможете приобрести. Еще одно неоспоримое преимущество обработки плат таким способом – стоимость ингредиентов для создания раствора. Вот и еще одно преимущество водородной смеси – она обойдется намного дешевле хлорного железа.

Компонентный состав

  • Перекись водорода 3%-я - 100 мл.
  • Кислота лимонная – 30 грамм.
  • Поваренная соль – 5 грамм (в качестве вспомогательного компонента прохождения реакции).
  • Вода (в случае надобности).

Травление платы в р-ре перекиси водорода

Важно! Раствора, приготовленного в такой пропорции, хватит, чтобы вытравить медную фольгу толщиною в 35 мкм и площадью 100 кв. см.

Подготовка платы

  1. Нарисуйте и напечатайте плату.
  2. Вырежьте необходимых размеров кусок текстолита.
  3. Перенесите тонер на текстолит и оставьте отмокать, после чего удалите.

Как приготовить раствор?

  1. Подогрейте перекись водорода: поставьте бутылочку на водяную баню и дождитесь, пока температуры двух веществ не выровняются.
  2. Возьмите чашку. Подойдет любая, только не металлическая.
  3. Перелейте разогретую перекись в чистую сухую посудину и всыпьте лимонную кислоту.
  4. Тщательно перемешайте смесь.
  5. Помешивая, добавляйте соль, которая в растворе играет роль катализатора.

Как правильно травить плату?

Чтобы травление платы перекисью водорода и лимонной кислотой прошло быстрее, можете воспользоваться двумя контейнерами. Просто поместите меньшую емкость с лугом в контейнер большего размера и налейте в нее горячую воду. Это ускорит и усилит процесс.

Травление печатной платы в перекиси водорода

Травление платы в р-ре перекиси водорода выполняют так: плату помещают в луг стороной, на которой нарисованы дорожки, вниз, чтобы продукты распада легко опускались на дно емкости. Чтобы реакция проходила более равномерно, раствор нужно время от времени слегка помешивать. Весь процесс занимает не более 10 минут.

По завершении травки плату необходимо нейтрализовать и промыть под проточной водой.

Такой метод обработки платы полностью безопасен. Делать платы теперь можно и на работе, и дома, и в офисе, а работать с небезопасными реагентами при этом совсем не обязательно.

Важно! Если раствор сильно пенится, то соли вы всыпали слишком много. Подлейте еще перекиси, иначе реакция пройдет чересчур активно, дорожки могут быть повреждены.

Если в процессе реакции вы вытянете плату и взглянете на нее, то не сможете заметить отличий, по сравнению с тем, как проходит травление печатной платы в хлорном железе, их просто нет. Главное отличие – быстро проходящая реакция и менее опасный процесс для человека.

Как понять, что плата уже вытравилась?

В водородно-кислой среде реакция проходит по формуле: Cu+ h4Cit +h3O2→ H[CuCit] +2h3O. Травление печатной платы в перекиси водорода можно считать завершенным, если в растворе прекратились какие-либо реакции: он больше не шипит и не пузырится.

Готовую плату очищают и промывают водой. Тонер или краску стирают ацетоном. После чего плату тщательно протирают и обезжиривают.

Травление платы перекисью водорода в домашних условиях

Важно! Проверяйте дорожки на целостность после обработки платы. Поврежденная схема не будет работать.

Как вы могли убедиться, травление платы перекисью водорода в домашних условиях не только возможно, но и безопасно. Не составит труда найти необходимые компоненты для приготовления травящего состава, а сам процесс займет не более 15 минут. Сегодня любой радиолюбитель, благодаря простым и точным советам, сможет поэкспериментировать дома без нанесения вреда себе и окружающим.

Травление печатной платы

Металлорезист, удаление фоторезиста, травление платы.

В прошлой статье мы покрыли плату слоем гальванической меди. Настало время покрыть ее слоем химического олова (металлорезист), вытравить медь, снять фоторезист. О чем собственно и пойдет речь дальше.

Нанесение слоя олова, металлорезист

Как я писал раньше, олово можно нанести на плату двумя способами, первый - это гальваника, второй - это химическое олово (жидкое олово).

Оба способа имеют свои плюсы и недостатки. У гальванического способа недостаток - это наличие еще одной ванны для гальваники, плюс - это возможность осадить на медь слой олова любой толщины.

У химического способа недостаток - это тонкий слой олова, плюс - это нет необходимости в дополнительном оборудовании, а именно в гальванической ванне.

Я предпочел химический способ, хоть он имеет недостаток в толщине слоя, но мы подготовили заготовку таким образом, что это не повлияет на качество металлизации в целом.

Процесс нанесения химического олова на плату.

Как мы помним, плата у нас лежит в емкости с водой. Берем плату, опускаем ее в раствор химического лужения на основе серной кислоты. Как приготовить такой раствор, можно посмотреть в этой статье.

Температура раствора 20 - 30 градусов, не больше. Время нахождения платы в этом растворе не должно превышать 20 минут. Если продержать дольше, то есть вероятность отслоения фоторезиста от поверхности меди, что приведет к браку в дальнейшем. После лужения, промываем плату в проточной 20 градусов воде.

Фото этапа химического лужения.

Удаление фоторезиста с печатной платы.

Как правило фоторезист без проблем удаляют в растворе NaOH. В нашем случае такой способ мало пригоден, так как слой олова достаточно тонкий и погружение платы в раствор NaOH приведет к частичному растворению слоя и открытию меди, появятся так называемые проплешины. Чтобы избежать этого, фоторезист смываем в ацетоне либо в других подобных растворителях, которые не реагируют с оловом.

Наливаем ацетон в емкость и погружаем туда плату. Буквально через минуту, слой фоторезиста растворится и освободит поверхность меди без нарушения целостности слоя олова. После этого, хорошо промываем плату в проточной 20 градусов воде.

Фото процесса удаления фоторезиста.

Травление печатной платы.

После промывки платы, нужно внимательно посмотреть, не осталось ли на поверхности остатков фоторезиста. Если осталось, то процедуру погружения платы в ацетон нужно повторить, если все чисто, то можно приступать к травлению платы.

Травить плату нужно в специальном растворе, который травит медь, но не трогает олово. Одним из таких травителей является щелочной медно-хлоридный раствор травления. Как приготовить такой раствор, можно посмотреть в этой статье.

Хлорное железо, персульфат аммония, лимонная кислота с перекисью водорода и подобные травители здесь не подойдут. Они сразу стравят слой олова и дальнейший процесс травления станет непредсказуемым. Использовать нужно только этот раствор, который я привел по ссылке.

Погружаем плату в раствор травления, буквально через 5 минут вся медь стравится с платы, слой олова останется, защищая дорожки платы от протрава.

Помните, в этой статье мы стравливали основной слой меди до 5 мкм?

Так вот, за счет того, что этот слой тонкий, плата сейчас у нас вытравилась всего за 5 минут и слой химического олова устоял в травителе и не допустил протравов.

После травления, тщательно промываем плату в проточной воде.

Смывка олова с печатной платы.

Данную процедуру можно разделить на два этапа. Первый - смывка олова, второй - осветление меди.

Для смывки олова я использовал простой раствор на основе азотной кислоты и нитрата железа 3 Fe(NO3)3.

Как сделать такой раствор или другой, смотрите в этой статье (тут будет ссылка).

Процесс смывки олова с поверхности печатной платы.

После травления олова, промываем плату в проточной воде. Затем опускаем плату в раствор персульфата аммония и серной кислоты для осветления меди. Это делается из за того, что данный травитель олова имеет недостаток, он затемняет медь, как будто плату вынули из хлорного железа.

Осветлять плату нужно не до фанатизма, персульфат аммония травит медь и чем дольше вы держите плату в растворе, тем слой меди будет меньше.

По опыту скажу, 30 секунд будет достаточно, контролируйте осветление визуально, как только медь станет розовой, то сразу вынимайте плату из раствора.

Состав для осветления меди

Персульфат аммония - 250 гр
Аккумуляторный электролит - 50 мл
Вода дистиллированная - 500 мл

Фото процесса.

Наводим марафет

Промываем плату в воде, затем с моющим средством и жесткой губкой удаляем оставшиеся потемнения на плате. Также можно это сделать с помощью наждачной шкурки зернистостью P1000.

Фото отмывки.

Ну и что получилось в итоге. Обратите внимание на фото увеличенного вида металлизированных отверстий, 100% металлизация без брака.

Фото почти готовой печатной платы.

Заключение

Собственно на этом можно и закончить изготовление данной печатной платы по методике металлорезиста. Она уже готовая и самодостаточная, осталось только обрезать ее и впаять радиодетали.

Но мы пойдем дальше, в следующей статье я расскажу как покрыть печатную плату паяльной маской.

А на этом я заканчиваю данную статью, продолжение смотрите в этой статье.

Всем качественных плат.

Статью написал: Admin Whoby.Ru

Еще записи по теме



Способы травления печатных плат

Рассмотрим способы травления печатных плат, которые можно произвести, да же подростку в домашних условиях. Полученная здесь информация, поможет всем радиолюбителям, не зависимо от опыта и профессионализма.

Способы травления печатных плат

Всем кто занимается ремонтом электроники, периодически приходится собирать схемы самостоятельно. Применяя кусок фольгированного стеклотекстолита, и нанесения на него схемы, с помощью утюга, ЛУТ технология.

Как травить плату хлорным железом

  

Самый распространённый и зарекомендовавший себя метод, травления печатных плат в домашних условиях. Как разводить хлорное железо? Берем ёмкость в которой будем травить платку, наливаем тёплую воду, добавляем хлорное железо в пропорциях один к четырем, не критично. На 100 миллилитров воды, примерно 25 грамм порошка, можно обойтись без ювелирных весов, проверенным методом, на глаз.

Порошок обычно с крупными камнями, колем их гвоздём, тщательно помешиваем, растворяем железо в воде. Делаем это очень аккуратно, раствор очень едкий и загубить вещи, проще простого.

Как травить плату хлорным железом

Опускаем в раствор печатную плату, после пойдет реакция между хлорным железом и медным покрытием на текстолите в виде пузырьков на поверхности.  Периодически перемещаем плату в ёмкости, для перемешивания состава, который прореагировал, что позволит увеличить скорость травления и сэкономит наше время.

Процесс относительно быстрый, чаще посматривайте за происходящим. после извлечения схемы, промойте проточной водой. Счищаем остатки тонера ацетоном или мелкой наждачной, лудим дорожки. Многоразовый, выгодный, способ, можно травить в банке, по мере необходимости, убирать её, а через недельку, использовать вновь.

Травление платы перекисью водорода, солью и лимонной кислотой

 

Перекись водорода покупаем в ближайшей аптеке, лимонную кислоту и соль в любимом магазине. Способ надёжный, но одноразовый, каждый раз придётся замешивать новый раствор.

Пропорции таковы, сто миллилитров перекиси водорода, самой простой трёх процентной, 5-6 столовых ложек лимонной кислоты и пару ложек поваренной соли, тщательно перемешиваем.

Для экономии материала, сделайте замес который будет немного скрывать печатную плату, для травления вполне достаточно, все равно потом выкидывать реактив. Бросаем в него плату и помешиваем.

Травление платы перекисью водорода, солью и лимонной кислотой

Реакция проходит быстро и выделением пузырьков, медь растворяется прямо на глазах, раствор при этом нагревается. Полное травление заканчивается примерно через пол часа.

В принципе самый доступный способ,  все компоненты спокойно приобретаются и стоят довольно дёшево, если надо растворить больше меди, перекиси не жалеем. Один минус, воспользовались, вылили, на второй раз его не хватит. После процедуры, промываем, лудим изделие.

Травление плат в медном купоросе

 

Относиться к дешевым способам, купорос можно приобрести в строительных магазинах, аптеках и садоводческих лавках. Нам понадобится, горячая вода, самая обычная поваренная соль, которой пользовались ранее, сам купорос. Проводить действия будем эмалированной таре, на случай подогрева раствора для ускорения реакции травления печатной платы.

Внимание! Купорос вреден и токсичен, работайте на открытом воздухе или под вытяжкой, берегите здоровье!

Травление плат в медном купоросе

На столовую ложку купороса, берем пол литра кипятка, две столовые ложки соли. Сначала в тару закладывается соль, купорос и после заливается кипятком. Перемешиваем до полного растворения порошков, или образования однородной массы. Укладываем в жидкость заготовку, иногда перемешиваем, по возможности подогреваем, можно использовать несколько раз. Метод рабочий, быстрый, но ядовитый.

Травим плату в соляной кислоте с перекисью водорода и гидроперитом

 

Гидроперит в таблетках для наружного применения, антисептик, имеется в свободной продаже. Водород у нас уже есть, соляную кислоту можно слить с аккумулятора или купить, вполне возможно.

Травим плату в соляной кислоте с перекисью водорода и гидроперитом

Очень мощная смесь, для быстрого травления плат. Агрессивный реактив, может навредить вещам и кожи, максимум внимания при обращении с ним. Работать нужно в проветриваемом, не жилом помещении, выделяет ядовитые пары. Травление проходит максимально быстро, нет необходимости подогревать жидкость.

Мы рассмотрели химические способы травления печатных плат, причём не все, а только доступные. Существуют ещё не стандартные методы, выжиганием лазером, гравировальной машиной, станком с числовым программным управлением

T³: травление собственных печатных плат - Новости

Сегодня мы узнаем о травлении печатных плат в домашних условиях, дешево и быстро! Мы даже немного увлеклись этим!

Добавлено в избранное Любимый 9

Да! Это вторник!

Все собираются вокруг и давайте поговорим о травлении наших собственных плат в домашних условиях. Это дешево, просто и, несмотря на некоторые ограничения, БЫСТРО!

Если вы никогда не делали этого раньше, надеюсь, здесь достаточно информации, и вы захотите попробовать.Если вы опытный ветеран, дайте остальным несколько советов в разделе комментариев!


Понятно? Хорошо, это был довольно краткий обзор, но хорошая новость в том, что ... сделать свои собственные печатные платы в домашних условиях очень просто и весело! Но зачем тебе это делать? Есть несколько причин. Раньше производители печатных плат не знали, что есть любители, которые могут быть заинтересованы в заказе нестандартных плат. В результате они не были готовы производить или продавать небольшие партии.Кроме того, у большинства любителей не было доступа к инструментам дизайна, необходимым для создания дизайнов этих производителей. В наши дни, если вам нужна группа сложных плат с несколькими слоями или жесткими допусками, вы можете заказать их у таких компаний, как OSH Park или Advanced Circuits, за скромные деньги. Однако это не означает, что травление ваших собственных досок все еще не является полностью актуальным навыком для производителей. Вот несколько причин, по которым вы можете сделать свою собственную печатную плату:

  • Rapid Prototyping - Самостоятельная печать печатной платы занимает меньше часа, поэтому, если вы очень быстро перебираете множество дизайнов, зачем ждать неделю или две для каждого нового прототипа?

  • Простые конструкции - Если все, что вам нужно, это грубая и готовая однослойная плата, это может быть больше проблем, чем того стоит заказывать.

  • Total Control - Вы хотите сделать печатную плату из баллистического нейлона? Вам нужна действительно тонкая и жесткая печатная плата ? Вы хотите встроить RFID-метки в свои печатные платы, чтобы вы могли идентифицировать их позже? Сделай сам!

  • Создание искусства - Импорт произвольных изображений в файл Gerber может быть действительно сложной задачей, и я не нашел производителя печатных плат, который использовал бы серию чертежей SVG в качестве файлов дизайна. У большинства производителей также есть проблемы со странными формами и вырезами.Создание собственных печатных плат открывает целый мир уникальных материалов и форм.

  • Это весело - Создавать собственные печатные платы - действительно приятно; почему бы не попробовать?

Все сказанное однозначно есть ограничения. Двухслойные платы довольно сложно сделать дома по двум причинам: трудно выровнять обе стороны платы так, чтобы переходные отверстия находились друг над другом, и практически невозможно сделать чистые сквозные отверстия с металлизацией.Другое ограничение - размер элемента; Если в вашем дизайне есть детали с очень узким шагом или очень тонкие следы, вам может быть трудно избежать чрезмерного травления. Наконец, хотя существует - это способов напечатать вашу собственную паяльную маску, это еще один шаг, и он не всегда согласован. Без паяльной маски может быть трудно паять плотно упакованные детали, не заливая близлежащие следы.

"Как это сделать?"

Итак, вы посмотрели видео и теперь вам интересно, но вы все еще запутались.Не беспокойся! Давайте пройдемся по процессу, и я постараюсь указать на несколько советов и приемов, которые сделают его более плавным.

Но сначала несколько основ:

Большинство печатных плат изготовлено из материала под названием FR4, который представляет собой армированный стекловолокном эпоксидный композит (в основном лист стекловолокна) с медными дорожками на одной или обеих сторонах для передачи сигналов. Хотя может показаться, что медные следы напечатаны на чистом листе стекловолокна, на самом деле печатные платы обычно начинаются с полностью покрытого медью листа.Вы можете купить эти вещи в Интернете по очень низкой цене, просто выполните поиск на Amazon по запросу «доска, плакированная медью». Чтобы изолировать следы, необходимо удалить всю лишнюю медь. Это можно сделать с помощью фрезы или фрезерного станка, такого как Shapeoko, но традиционно это делается химическим способом. Проблема в том, что ваш химический травитель не знает, где должны быть ваши следы, поэтому вам нужно замаскировать их и держать их подальше от травителя.

Шаг 1) Маскировка платы

Щелкайте стрелки, чтобы пролистать галерею.

Я предполагаю, что у вас уже есть готовый дизайн. Если вы хотите узнать, как спроектировать и разместить свою собственную схему, ознакомьтесь с нашими ресурсами Eagle. Вы также можете нарисовать свои собственные схемы в программе векторного рисования или даже вручную! В сегодняшнем примере я использую Nanino, «минималистичный односторонний Arduino» Йохана фон Конова.

Самый простой способ нанести макет на лист, покрытый медью, - это метод, называемый «перенос тонера», при котором вы печатаете дизайн на копировальной бумаге с помощью лазерного принтера, а затем переносите , этот тонер с помощью пресса или железо.Копировальная бумага представляет собой пластиковую подложку, покрытую порошко-синим покрытием. Вы можете заказать всего несколько листов у продавцов на eBay и Amazon. Если у вас нет времени и денег, чтобы заказать его онлайн, вы можете заменить глянцевой страницей журнала, и таким образом я получил довольно приличные результаты. Когда вы печатаете свой дизайн, убедитесь, что вы отразили его, чтобы после переноса лицевой стороной вниз дизайн был правильно ориентирован. Кроме того, сначала распечатайте на обычном листе бумаги, чтобы проверить масштаб и положение.

Подготовьте кусок покрытой медью доски, протерев его спиртом. Это поможет удалить масла и грязь, которые могут препятствовать прилипанию тонера. Если ваша доска какое-то время находилась во влажной среде, возможно, ей потребуется быстрый блеск с помощью губки для чистки. Теперь вырежьте свой рисунок и поместите его лицевой стороной вниз на свежеочищенную доску. Вы можете приклеить его на место с помощью нескольких кусочков малярной ленты.

Если у вас настольный ламинатор, следующий шаг будет действительно простым.Просто установите ламинатор на самую горячую и самую медленную настройку (обычно это предустановка для пакетов размером 10 мил) и пропустите доску с прикрепленным к ней переносом через ламинатор четыре или пять раз. Если у вас нет доступа к ламинатору, вы можете использовать утюг для одежды на высокой высоте без пара. Равномерно надавите на доску примерно на пять минут и не позволяйте переводной бумаге двигаться или скользить по доске. Помогает положить лист бумаги между утюгом и переводным листом. Когда доска остынет, снимите копировальную бумагу, чтобы обнажить сопротивление! Могут быть пятна, которые не передаются чисто; их можно заполнить перманентным маркером.

Шаг 2) Протравка платы

Щелкайте стрелки, чтобы пролистать галерею.

Существует несколько различных растворов для травления, которые можно использовать для удаления меди с куска покрытой медью платы. Самый распространенный раствор (старой школы) - хлорид железа. Хлорид железа токсичен, вызывает сильную коррозию и кислотность, но он также недорог и его легко достать. Я предпочитаю использовать его, потому что ... я знаю, как определить, насколько быстро он будет протравливаться, и я знаком с ним.Еще одним популярным решением является хлорид меди, который также может быть токсичным, но многие люди предпочитают его, потому что его сила травления фактически увеличивается по мере того, как в нем растворяется больше меди (до определенной степени), и его можно регенерировать путем аэрации с помощью аквариумного насоса. . Раствор, который действительно легко достать и который, по слухам, работает довольно хорошо, - это смесь соляной кислоты (разбавленная соляная кислота из бассейна и спа-центра) и перекиси водорода. Если вас беспокоит токсичность этих растворов и вам нужен более безопасный вариант, вы можете попробовать использовать смесь уксуса, поваренной соли и перекиси водорода, хотя я пробовал это в прошлом (из любопытства), и это очень медленно. и неравномерно.

Не нужно бояться токсичных растворов, просто будьте осторожны. Наденьте перчатки, защитные очки, не наливайте раствор в емкости, которые планируете использовать для еды - вспомните химическую лабораторию в средней школе. При этом вы можете получить травму , если сделаете что-то глупое, поэтому будьте осторожны, . И, кстати, никогда не сливает использованные растворы травителя в канализацию , какой бы раствор травителя вы ни выбрали. Концентрация растворенной меди вредна для окружающей среды и неблагоприятна для оборудования для обработки воды.

Наденьте средства индивидуальной защиты и окуните малярную доску в травильную ванну. Это займет несколько минут. Одна важная вещь - держать доску в движении. Когда травитель вступает в реакцию с медью, он оставляет побочные продукты, которые препятствуют процессу травления, и лучший способ предотвратить оседание этого вещества - это поддерживать движение раствора. Размешиваю пластиковым ножом. Вы также можете построить резервуары для травления специально для этого процесса, которые либо раскачивают вашу травильную ванну, либо четвертую, либо пузыряют воздух через раствор, чтобы перемешать его.Если вы делаете всего несколько досок здесь и там, я бы сказал, что лучше перемешивать вручную, потому что вы все равно будете вытаскивать доску и проверять ее довольно регулярно.

Вы можете сказать, когда плата закончена, потому что (сюрприз) медь исчезнет! Как только вы не увидите медь, вытащите эту доску из травителя, потому что она будет туннелировать вбок под вашим травильным резистом и прореживать следы. Промойте доску небольшим количеством воды, чтобы избавиться от лишнего травителя, а затем снимите эти ужасные потные перчатки.

Шаг 3) Удаление резиста

Щелкайте стрелки, чтобы пролистать галерею.

Этот шаг заслуживает отдельного раздела, потому что он такой красивый и доставляющий удовольствие. Возьмите бумажное полотенце с небольшим количеством ацетона (его не нужно концентрировать, подойдет жидкость для снятия лака) и вытрите травяной резист; он выйдет прямо и покажет все эти сладкие, блестящие следы!

Шаг 4) Последние штрихи

Щелкайте стрелки, чтобы пролистать галерею.

Ваша доска практически готова, теперь все, что вам нужно сделать, это заполнить ее. Если в вашей конструкции требуются детали со сквозными отверстиями, вам нужно просверлить все отверстия. Я использовал крошечное сверло на своем вращающемся инструменте, для которого у меня есть модный сверлильный станок. Вы также можете просто сделать это с помощью ручной дрели, если будете очень осторожны. Затем сложите детали и припаяйте все на место!

Получение фантазии

Гибкие печатные платы

Но подождите! Медь FR4 - не единственный материал, который можно использовать для домашнего травления.Есть материал под названием "Pyralux" или покрытый медью каптон, который представляет собой гибкий материал для печатных плат. Он дороже, чем FR4, и с ним может быть немного сложнее работать, но процесс по сути тот же! Посмотрите галерею ниже, чтобы увидеть наглядный обзор моего собственного опыта работы с медным каптоном.


Рулон для собственного носителя

Это весело, что еще можно травить? Если вы хотите выглядеть странно, и вы знаете, что я, вы можете свернуть свою собственную покрытую медью доску с нуля! В галерее ниже вы можете увидеть процесс, через который я построил свои собственные печатные платы из стекловолокна и кевлара.Медную фольгу можно купить в рулонах на Amazon, и существует множество тканых материалов, предназначенных для укладки композитов. Просто нанесите смазку для пресс-формы на две жесткие пластмассовые или стеклянные панели, уложите несколько слоев тканого стекловолокна между медной фольгой и затем скрепите все вместе, пока оно не затвердеет. С этого момента протравливайте его, как любой другой материал печатной платы!


Альтернативные способы маскировки

Если у вас есть доступ к лазерному граверу (или если вы построили свой собственный), вы можете не покупать бумагу для переноса тонера! Я предпочитаю следующий метод создания травильного резиста:

Шаг 1) Протрите покрытую медью плату спиртом.

Шаг 2) Нанесите на доску ровный слой аэрозольной краски. Мне нравится использовать плоский черный грунт, но подойдет любой цвет.

Шаг 3) Инвертируйте цвет вашего рисунка так, чтобы вы протравили те части резиста, которые хотите протравить . Это оставит аэрозольную краску только в тех местах, которые вы хотите замаскировать! Стреляйте лазерами !!!

Шаг 4) Осторожно протрите поверхность с лазерным травлением спиртом. Это удалит пригоревшую аэрозольную краску, но оставит нетравленную краску.

Шаг 5) Протравите плату химическим способом, используя свой любимый раствор!

Шаг 6) Удалить краску ацетоном.

Это отличный метод для сложных или необычных дизайнов, подобных этому:

Это смотрит на тебя!

Иди, попробуй!


Итак, травление домашней платы: это весело, легко и дешево! Если у вас есть какие-нибудь советы или хитрости, я хотел бы их услышать. Если у вас есть вопросы, задавайте их! Если у вас есть идеи, сделайте что-нибудь крутое и присылайте картинки!

Ой! И если есть что-то конкретное, о чем вы все хотите, чтобы я поговорил во вторник Tech Talk, дайте мне знать.До следующего раза, удачного взлома!

.

Печатная плата - Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Печатная плата ( PCB ) - это плата, предназначенная для соединения электронных компонентов между собой. Сегодня они используются почти во всех компьютерах и электронике.

«Карточка» изготовлена ​​из материала, не проводящего электричество, обычно из стекловолокна. Обычно медь протравливается (устанавливается тонкими линиями) внутри платы между слоями стекловолокна или на поверхности платы. [1] Таким образом, электричество подается только туда, где оно необходимо.

Затем к этой плате прикрепляются электронные компоненты с помощью металла, проводящего электричество. Металл, выгравированный на плате, позволяет электричеству перемещаться от одного компонента к другому в электрических цепях.

Платы могут состоять из множества различных частей, которые соединены и работают вместе. Чаще всего печатные платы изготавливаются в большом количестве для конкретной работы, например, для работы с компьютером, мобильным телефоном или телевизором.Некоторые печатные платы сделаны простыми, чтобы человек мог построить свои собственные для новой электрической задачи. В большинстве вещей, использующих электричество, есть по крайней мере одна печатная плата внутри, которая заставляет их работать.

Гибкие печатные платы - это платы, которые сделаны достаточно тонкими и из подходящего материала для изгиба (сгибания).

Печатная плата ручной работы

Печатные платы пришли из систем электрических соединений, которые использовались в 1850-х годах. Первоначально металлические полосы или стержни использовались для соединения крупных электрических компонентов, установленных на деревянных основаниях.Позже металлические полосы были заменены проводами, соединенными с винтовыми клеммами, а деревянные основания - металлическими рамками. Это позволяло делать вещи меньше, что было необходимо, поскольку схемы становились более сложными с большим количеством деталей. Томас Эдисон опробовал методы использования металлов на льняной бумаге. Артур Берри в 1913 году запатентовал метод печати и травления в Великобритании. В 1925 году Чарльз Дюкас из США разработал метод с использованием гальваники. Он создал электрический путь непосредственно на изолированной поверхности, печатая через трафарет (фигуру, вырезанную на доске или бумаге) специальными чернилами, которые могли проводить электричество, как провода.Этот метод получил название «печатная проводка» или «печатная схема».

В 1943 году австриец Пауль Эйслер, работавший в Великобритании, запатентовал метод травления проводящего рисунка или цепей на слое медной фольги, прикрепленной к твердому основанию, которое не проводило электричество. Техника Эйслера была замечена военными США, и они начали использовать ее в новом оружии, включая бесконтактные взрыватели, во время Второй мировой войны. Его идея стала очень полезной в 1950-х годах, когда был представлен транзистор.До этого момента электронные лампы и другие компоненты были настолько большими, что все, что требовалось, - это традиционные методы монтажа и подключения. Однако с появлением транзисторов компоненты стали очень маленькими, и производителям пришлось использовать печатные платы, чтобы соединения также могли быть небольшими.

Технология плакированных сквозных отверстий и ее использование в многослойных печатных платах были запатентованы американской фирмой Hazeltine в 1961 году. Это позволило создавать гораздо более сложные платы, в которых компоненты располагались близко друг к другу.Интегральные микросхемы были представлены в 1970-х годах, и эти компоненты были быстро включены в технологии проектирования и производства печатных плат. Сегодня в некоторых приложениях печатная плата может иметь до 50 слоев.

Технология поверхностного монтажа была разработана в 1960-х годах и получила широкое распространение в конце 1980-х.

Основная задача при проектировании печатной платы - выяснить, куда будут идти все компоненты. Обычно есть дизайн или схема, которые будут превращены в печатную плату.Стандартной печатной платы не существует. Каждая доска предназначена для собственного использования и должна быть подходящего размера, чтобы соответствовать необходимому пространству. Разработчики плат используют программное обеспечение для автоматизированного проектирования для размещения схем на плате. Расстояние между электрическими путями может составлять 0,04 дюйма (1,0 мм) или меньше. Также указывается расположение отверстий для выводов компонентов или точек контакта. После того, как схемный рисунок выложен, негативное изображение распечатывается точного размера на прозрачном пластиковом листе.На негативном изображении области, которые не являются частью схемы, показаны черным, а схема схемы - прозрачной. Затем металл удаляется с чистых участков, обычно с помощью химикатов. Эта конструкция превращается в инструкции для сверлильного станка с компьютерным управлением или для автоматической паяльной пасты, используемой в производственном процессе. [2]

Карта сделана с наружным слоем меди. Ненужная медь удаляется, остаются медные провода, которые будут соединять электронные компоненты.Компоненты размещаются на плате, контактируя с проводами.

Фоторезист [изменить | изменить источник]

Платы иногда изготавливаются с помощью фотолитографии. Покрытие, называемое фоторезистом, реагирует на свет, а затем печатная плата и покрытие помещаются в проявитель. Этот метод стоит дорого для каждой платы, но очень дешев в установке вначале. [3]

Шелкография [изменить | изменить источник]

Однако существуют разные методы изготовления печатной платы.Некоторые профессиональные печатные платы используют другой метод удаления излишков меди с печатной платы. Используется процесс, называемый шелкографией. Шелкография - это когда ткань плотно натягивается на раму. Затем изображение печатается на ткани. Затем чернила продавливаются через ткань. Чернила не попадают туда, где изображение было напечатано на ткани. Это называется шелкографией, потому что ткань обычно бывает шелковой. Ткань обычно шелковая, потому что в ней очень маленькие дырочки. трафаретная печать используется для печати на картоне краски, называемой резистом.Resist - это краска, сопротивляющаяся травлению, используемому для изготовления печатной платы. Травитель растворяет медь на плате. Это дешевле для каждой платы, чем фоторезист, но вначале дороже.

Фрезерование [изменить | изменить источник]

Другой способ сделать печатную плату - использовать мельницу. Фреза - это сверло, которое движется во многих направлениях. Сверло удаляет небольшое количество меди при каждом движении по доске. Фреза удаляет медь вокруг проводов на плате.Это оставляет на плате лишнюю медь. Другие методы не оставляют на плате лишней меди. Этот метод дешевле в расчете на одну доску, но оборудование для его изготовления дорого. Этот метод используется не часто, потому что два других метода проще.

  1. ↑ Розенблат, Л. (2008). Дизайн печатной платы PCB - Рекомендации, руководства по компоновке, программное обеспечение . Получено 26 апреля 2009 г. из [1].
  2. ↑ Ford, D. N. (нет данных). Как делается печатная плата - Предпосылки, История, Дизайн, Сырье, Процесс производства печатной платы, Контроль качества .(К. Каветт, редактор) Получено 26 апреля 2009 г. из [2]
  3. «Товары для дома своими руками». Дата обращения 12 мая 2015.
Викискладе есть медиафайлы, связанные с PCB .
.

Печатная плата

Часть компьютерной платы Sinclair ZX Spectrum 1983 года выпуска; заполненная печатная плата, показывающая проводящие дорожки, переходные отверстия (пути сквозных отверстий к другой поверхности) и некоторые установленные электрические компоненты

Печатная плата или PCB используется для механической поддержки и электрического соединения электронных компонентов с использованием токопроводящих дорожек, дорожек или сигнальных дорожек, вытравленных с медных листов, ламинированных на непроводящую подложку .Ее также называют печатной монтажной платой ( PWB ) или травленной монтажной платой . Печатная плата, заполненная электронными компонентами, представляет собой сборку печатной платы ( PCA ), также известную как сборка печатной платы ( PCBA ). Печатные платы используются практически во всех электронных устройствах, кроме самых простых, выпускаемых серийно.

Печатные платы

недороги и могут быть очень надежными. Они требуют гораздо больших усилий по компоновке и более высокой начальной стоимости, чем конструкция с проволочной обмоткой или соединение точка-точка, но они намного дешевле и быстрее для крупносерийного производства; Производство и пайка печатных плат может осуществляться на полностью автоматизированном оборудовании.Большая часть требований к проектированию печатных плат, сборке и контролю качества электронной промышленности определяется стандартами, публикуемыми организацией IPC.

История

Разработка методов, используемых в современных печатных платах, началась в начале 20 века. В 1903 году немецкий изобретатель Альберт Хансон описал плоские проводники из фольги, прикрепленные к изолирующей плите в несколько слоев. Томас Эдисон экспериментировал с химическими методами нанесения проводников на льняную бумагу в 1904 году.Артур Берри в 1913 году запатентовал метод печати и травления в Великобритании, а в Соединенных Штатах Макс Шуп получил патент [1] на нанесение пламенного напыления металла на доску через узорчатую маску. Чарльз Дюркейс в 1927 году запатентовал метод гальваники схемных рисунков. [2]

Изобретателем печатной схемы был австрийский инженер Пауль Эйслер, который, работая в Англии, примерно в 1936 году сделал ее в составе радиоприемника. Примерно в 1943 году США начали широко использовать эту технологию для изготовления бесконтактных взрывателей для использования во время Второй мировой войны [2] .После войны, в 1948 году, США выпустили изобретение для коммерческого использования. Печатные схемы не стали обычным явлением в бытовой электронике до середины 1950-х годов, после того, как в армии США был разработан процесс Auto-Sembly .

До появления печатных схем (и некоторое время после их изобретения) использовалась конструкция точка-точка. Для прототипов или небольших производственных партий может быть более эффективным использование проволочной пленки или револьверной головки. Предшественником изобретения печатной схемы и аналогичным по духу является устройство для изготовления электронных схем (ECME) Джона Саргроува 1936–1947 годов, которое напыляло металл на пластиковую доску из бакелита.ECME мог производить 3 радиостанции в минуту.

Во время Второй мировой войны для разработки противовоздушного неконтактного взрывателя потребовалась электронная схема, которая могла бы выдерживать выстрелы из пушки и производилась в больших количествах. Подразделение Centralab компании Globe Union представило предложение, которое отвечало требованиям: на керамическую пластину будет нанесен трафарет с металлической краской для проводников и углеродным материалом для резисторов, с припаянными керамическими дисковыми конденсаторами и сверхминиатюрными электронными лампами. [3]

Первоначально у каждого электронного компонента были провода, а в печатной плате просверлены отверстия для каждого провода каждого компонента. Затем выводы компонентов пропускали через отверстия и припаивали к дорожке печатной платы. Этот метод сборки называется конструкцией сквозного отверстия . В 1949 году Мо Абрамсон и Станислав Ф. Данко из корпуса связи армии США разработали процесс автосборки, в котором выводы компонентов вставлялись в схему соединений из медной фольги и паялись погружением.С развитием технологий ламинирования и травления платы эта концепция превратилась в стандартный процесс изготовления печатных плат, который используется сегодня. Пайку можно производить автоматически, пропуская плату по волнам или волнам расплавленного припоя в машине для пайки волной припоя. Однако проволока и отверстия расточительны, поскольку сверление отверстий обходится дорого, а выступающие проволоки просто обрезаются.

В последние годы использование деталей для поверхностного монтажа стало популярным, поскольку вырос спрос на меньшие размеры электронных блоков и большую функциональность.

Производство

Материалы

Печатная плата в виде дизайна на компьютере (слева) и реализована как сборка платы, заполненная компонентами (справа). Плата двусторонняя, с покрытием для сквозных отверстий, зеленым припоем и белой шелкографией. Были использованы компоненты как для поверхностного монтажа, так и для сквозного монтажа. Печатная плата компьютерной мыши. Сторона компонента (слева) и сторона с печатью (справа). Компонентная сторона печатной платы компьютерной мыши; несколько примеров общих компонентов и их условных обозначений на шелкографии.

Проводящие слои обычно изготавливаются из тонкой медной фольги. Изолирующие слои диэлектрика обычно ламинируются вместе с препрегом из эпоксидной смолы. На плату обычно наносится паяльная маска зеленого цвета. Обычно доступны другие цвета: синий, черный, белый и красный. Существует довольно много разных диэлектриков, которые можно выбрать для обеспечения различных значений изоляции в зависимости от требований схемы. Некоторые из этих диэлектриков - политетрафторэтилен (тефлон), FR-4, FR-1, CEM-1 или CEM-3.Хорошо известными препрегами, используемыми в производстве печатных плат, являются FR-2 (фенольная хлопковая бумага), FR-3 (хлопковая бумага и эпоксидная смола), FR-4 (тканое стекло и эпоксидная смола), FR-5 (тканое стекло и эпоксидная смола), FR. -6 (матовое стекло и полиэстер), G-10 (тканое стекло и эпоксидная смола), CEM-1 (хлопковая бумага и эпоксидная смола), CEM-2 (хлопковая бумага и эпоксидная смола), CEM-3 (тканое стекло и эпоксидная смола), CEM -4 (тканое стекло и эпоксидная смола), CEM-5 (тканое стекло и полиэстер). Тепловое расширение является важным фактором, особенно при использовании шариковых решеток (BGA) и технологий без оболочки, а стекловолокно обеспечивает наилучшую стабильность размеров.

FR-4 - безусловно, самый распространенный материал, используемый сегодня. Плата с медным покрытием называется «ламинат, плакированный медью».

Толщина медной фольги может быть указана в унциях на квадратный фут или микрометрах. Одна унция на квадратный фут составляет 1,344 мил или 34 микрометра.

Узор (травление)

Подавляющее большинство печатных плат изготавливаются путем приклеивания слоя меди по всей подложке, иногда с обеих сторон (создавая «пустую печатную плату»), а затем удаления нежелательной меди после наложения временной маски (например.грамм. травлением), оставляя только желаемые следы меди. Некоторые печатные платы изготавливаются путем добавления следов к голой подложке (или подложке с очень тонким слоем меди), как правило, сложным процессом, состоящим из нескольких этапов гальваники. Метод производства печатных плат в первую очередь зависит от того, идет ли речь об объеме производства или количестве образцов / прототипов. На двусторонних или многослойных платах используются сквозные отверстия для соединения дорожек с обеих сторон подложки.

Большой объем
  • Шелкография - основной коммерческий метод.
  • Фотографические методы - используются, когда требуется малая ширина линий.
Малый объем
  • Печать на прозрачной пленке и использование в качестве фотошаблона вместе со светочувствительными досками. (например, предварительно сенсибилизированные платы), затем протравите. (Как вариант, воспользуйтесь пленочным фотоплоттером).
  • Лазерная абляция: Распылите черную краску на медный ламинат и поместите в лазерный плоттер с ЧПУ. Лазерный сканер сканирует печатную плату и удаляет (испаряет) краску там, где сопротивление не требуется.Etch. (Примечание: лазерная абляция меди используется редко и считается экспериментальной.)
  • Используйте фрезу с ЧПУ с лопатообразной фрезой (например, под 45 градусов) или миниатюрную концевую фрезу, чтобы удалить нежелательную медь, оставив только следы.
Любитель
  • Резист с лазерной печатью: лазерная печать на прозрачной пленке, теплопередача с помощью утюга или модифицированного ламината на голый ламинат, подкрашивание маркером, затем травление.
  • Существуют и другие трудоемкие методы, подходящие только для одноразовых досок (виниловая пленка и резист, немоющийся маркер и другие).

Существует три распространенных «субтрактивных» метода (методов удаления меди), используемых для производства печатных плат:

  1. Шелкотрафаретная печать использует стойкие к травлению краски для защиты медной фольги. Последующее травление удаляет ненужную медь. В качестве альтернативы чернила могут быть токопроводящими, напечатанными на пустой (непроводящей) плате. Последний метод также используется при производстве гибридных схем.
  2. Photoengraving использует фотошаблон и проявитель для выборочного удаления покрытия из фоторезиста.Оставшийся фоторезист защищает медную фольгу. Последующее травление удаляет ненужную медь. Фотомаска обычно изготавливается с помощью фотоплоттера из данных, полученных техническим специалистом с использованием CAM или программного обеспечения для автоматизированного производства. Пленки с лазерной печатью обычно используются для фотоинструментов ; однако методы прямого лазерного формирования изображений используются для замены фотоинструментов для требований высокого разрешения.
  3. Фрезерование печатных плат использует двух- или трехкоординатную систему механического фрезерования для удаления медной фольги с подложки.Фрезерный станок для печатных плат (называемый «прототипом печатных плат») работает аналогично плоттеру, получая команды от главного программного обеспечения, которые управляют положением фрезерной головки по осям x, y и (если применимо) z. . Данные для управления Prototyper извлекаются из файлов, созданных в программном обеспечении для проектирования печатных плат, и сохраняются в формате файлов HPGL или Gerber.

Также существуют «аддитивные» процессы. Самым распространенным является «полусаддитивный» процесс. В этой версии на плате без рисунка уже есть тонкий слой меди.Затем применяется обратная маска. (В отличие от маски субтрактивного процесса, эта маска обнажает те части подложки, которые в конечном итоге станут следами.) Затем на плату наносится дополнительная медь в незамаскированных областях; медь может быть нанесена на любой желаемый вес. Затем наносят оловянное или другое покрытие. Маска удаляется, и на коротком этапе травления с платы удаляется уже обнаженный оригинальный медный ламинат, изолируя отдельные следы. Некоторые платы с металлическими сквозными отверстиями, но все же односторонние, были изготовлены таким способом.В конце 1960-х General Electric изготавливал бытовые радиоприемники, используя подобные платы.

Аддитивный процесс обычно используется для многослойных плат, поскольку он облегчает металлизацию отверстий (для создания токопроводящих переходных отверстий) в печатной плате.

  • Машина для нанесения медного гальванического покрытия на печатную плату для добавления меди в обрабатываемую печатную плату

  • Печатные платы с добавлением меди путем гальваники

Размеры медных проводников печатной платы зависят от силы тока, который проводник должен проводить.Каждый след состоит из плоской узкой части медной фольги, которая остается после травления. Сигнальные дорожки обычно уже, чем дорожки питания или заземления, потому что их токопроводящие дорожки обычно намного меньше. В многослойной плате один весь слой может быть в основном сплошной медью, чтобы действовать как заземляющая пластина для экранирования и возврата питания. Для печатных плат, которые содержат микроволновые схемы, линии передачи могут быть проложены в виде полосковой и микрополосковой линий с тщательно контролируемыми размерами для обеспечения постоянного импеданса.В радиочастотных схемах индуктивность и емкость проводов печатной платы могут использоваться как целенаправленная часть схемы, устраняя необходимость в дополнительных дискретных компонентах.

Химическое травление

Химическое травление выполняется хлоридом железа, персульфатом аммония или иногда соляной кислотой. Для PTH (сквозных отверстий) дополнительные этапы химического осаждения выполняются после того, как отверстия просверлены, затем на медь наносится гальваническое покрытие для увеличения толщины, платы экранируются и покрываются оловом / свинцом.Олово / свинец становится резистом, оставляя чистую медь для протравливания.

Самый простой метод, используемый для мелкосерийного производства и часто используемый любителями, - это иммерсионное травление, при котором плита погружается в травильный раствор, например, хлорид железа. По сравнению с методами, используемыми для массового производства, время травления велико. Ванну можно нагревать и перемешивать для увеличения скорости травления. При пузырьковом травлении через ванну для травления пропускают воздух, чтобы перемешать раствор и ускорить травление.При травлении брызгами используется лопасть с приводом от двигателя для нанесения на доски травителя; этот процесс стал коммерчески устаревшим, поскольку он не так быстр, как травление распылением. При травлении распылением раствор травителя распределяется по доскам соплами и рециркулирует насосами. Регулировка формы сопла, скорости потока, температуры и состава травителя обеспечивает предсказуемый контроль скорости травления и высокую производительность. [4]


Чем больше меди расходуется из плат, травитель становится насыщенным и менее эффективным; разные травители имеют разную производительность по меди, некоторые из них достигают 150 граммов меди на литр раствора.При коммерческом использовании травители можно регенерировать для восстановления их активности, а растворенную медь извлекать и продавать. Мелкомасштабное травление требует внимания к утилизации использованного травителя, который является коррозионным и токсичным из-за содержания в нем металла.

Травитель удаляет медь со всех поверхностей, подверженных воздействию резиста. «Поднутрение» возникает, когда травитель воздействует на тонкий край меди под резистом; это может уменьшить ширину проводника и вызвать обрыв цепи. Для предотвращения подрезов требуется тщательный контроль времени травления.Если в качестве резиста используется металлическое покрытие, оно может «выступать», что может вызвать короткое замыкание между соседними дорожками, когда они расположены близко друг к другу. Выступ можно удалить, очистив плату металлической щеткой после травления. [4]

Ламинирование

Некоторые печатные платы имеют слои трассировки внутри печатной платы и называются многослойными печатными платами . Они формируются путем склеивания отдельно протравленных тонких досок.

Бурение

Отверстия в печатной плате обычно просверливаются сверлами малого диаметра из карбида вольфрама с твердым покрытием.Рекомендуется использовать карбид вольфрама с покрытием, так как многие материалы картона очень абразивные, и сверление должно производиться с высокой частотой вращения и высокой подачей, чтобы быть рентабельным. Сверла также должны оставаться острыми, чтобы не повредить следы. Сверление с использованием быстрорежущей стали просто невозможно, поскольку сверла быстро затупятся и, таким образом, разорвут медь и испортят доски. Сверление производится автоматическими сверлильными станками с установкой сверлильной ленты или напильником . Эти сгенерированные компьютером файлы также называются файлами с числовым программным управлением Drill (NCD) или «файлами Excellon».Файл сверления описывает расположение и размер каждого просверленного отверстия. Эти отверстия часто заполняются кольцевыми кольцами (полыми заклепками) для создания переходных отверстий. Переходные отверстия позволяют электрическое и тепловое соединение проводников на противоположных сторонах печатной платы.

Когда требуются очень маленькие переходные отверстия, сверление механическими сверлами обходится дорого из-за высокого уровня износа и поломки. В этом случае переходные отверстия могут быть испарены лазером. Отверстия, просверленные лазером, обычно имеют плохую отделку поверхности внутри отверстия.Эти отверстия называются микропереходами .

Также возможно сверление с контролируемой глубиной , лазерное сверление или предварительное просверливание отдельных листов печатной платы перед ламинированием, чтобы получить отверстия, которые соединяют только некоторые из медных слоев, а не проходят через всю плату. Эти отверстия называются глухих переходных отверстий , когда они соединяют внутренний медный слой с внешним слоем, или скрытых переходных отверстий , когда они соединяют два или более внутренних медных слоя и не соединяют внешние слои.

Стенки отверстий для плат с 2 или более слоями делаются проводящими, а затем покрываются медью, чтобы сформировать сквозных отверстий , которые электрически соединяют проводящие слои печатной платы. Для многослойных плит, имеющих 4 или более слоев, сверление обычно дает мазков продуктов высокотемпературного разложения связующего агента в ламинатной системе. Перед тем, как отверстия можно будет покрыть насквозь, этот мазок должен быть удален с помощью химического процесса удаления мазка или плазменного травления .Удаление (протравливание) мазка также обнаруживает внутренние проводники.

Покрытие и покрытие открытых проводников

Печатные платы [5] покрыты припоем, оловом или золотом поверх никеля в качестве резиста для стравливания ненужной базовой меди. [6]

После того, как печатные платы протравлены, а затем промыты водой, на них накладывается паяльная маска, а затем вся незащищенная медь покрывается припоем, никелем / золотом или другим антикоррозийным покрытием. [7] [8]

Матовый припой обычно плавится, чтобы обеспечить лучшую поверхность склеивания, или снимается до чистой меди.Такие средства, как бензимидазолтиол, предотвращают окисление поверхности чистой меди. Места, на которые будут устанавливаться компоненты, обычно покрыты гальваническим покрытием, поскольку необработанная медь без покрытия быстро окисляется и, следовательно, не поддается пайке. Традиционно любая обнаженная медь покрывалась припоем путем выравнивания припоя горячим воздухом (HASL). Покрытие HASL предотвращает окисление находящейся под ним меди, тем самым гарантируя паяемую поверхность. [9] Этот припой был сплавом олово-свинец, однако теперь используются новые припои для соответствия директиве RoHS в ЕС и США, которая ограничивает использование свинца.Одним из таких бессвинцовых соединений является SN100CL, состоящий из 99,3% олова, 0,7% меди, 0,05% никеля и номинального содержания германия 60 ppm.

Важно использовать припой, совместимый как с печатной платой, так и с используемыми деталями. Примером является Ball Grid Array (BGA), использующий шарики припоя из олова и свинца для соединений, теряющих шарики на неизолированных медных дорожках, или с использованием бессвинцовой паяльной пасты.

Другие используемые покрытия: OSP (органическое защитное покрытие), иммерсионное серебро (IAg), иммерсионное олово, химический никель с иммерсионным золотым покрытием (ENIG) и прямое золотое покрытие (поверх никеля).Краевые соединители, расположенные вдоль одного края некоторых плат, часто покрывают никелем, а затем - золотом. Еще одним фактором, который следует учитывать при нанесении покрытия, является быстрая диффузия металла покрытия в оловянный припой. Олово образует интерметаллиды, такие как Cu 5 Sn 6 и Ag 3 Cu, которые растворяются в ликвидусе или солидусе олова (при 50 ° C), удаляя покрытие поверхности и / или оставляя пустоты.

Электрохимическая миграция (ECM) - это рост проводящих металлических нитей на печатной плате (PCB) или в них под действием смещения постоянного напряжения. [10] [11] Серебро, цинк и алюминий, как известно, растут вискеры под действием электрического поля. Серебро также образует проводящие поверхностные пути в присутствии галогенидов и других ионов, что делает его плохим выбором для использования в электронике. У олова будут расти «усы» из-за натяжения покрытой поверхности. На оловянно-свинцовом или припойном покрытии также появляются усы, которые уменьшаются только на процент замененного олова. Оплавление для плавления припоя или белой жести для снятия поверхностных напряжений снижает вероятность образования усов.Другой проблемой покрытия является оловянный вредитель, превращение олова в порошкообразный аллотроп при низкой температуре. [12]

Припой резист

Области, которые не следует паять, могут быть покрыты полимерным припоем резистом (паяльная маска ). Паяльный резист предотвращает образование перемычек припоя между проводниками и коротких замыканий. Припой резист также обеспечивает некоторую защиту от окружающей среды. Паяльный резист обычно имеет толщину 20–30 микрометров.

Трафаретная печать

Штриховой рисунок и текст могут быть напечатаны на внешних поверхностях печатной платы с помощью трафаретной печати. Когда позволяет пространство, текст на экране может указывать обозначения компонентов, требования к настройке переключателей, контрольные точки и другие функции, полезные при сборке, тестировании и обслуживании печатной платы.

Трафаретная печать также известна как шелкография или, на односторонних печатных платах, красная печать .

В последнее время были разработаны решения для цифровой печати, которые заменяют традиционный процесс трафаретной печати.Эта технология позволяет печатать переменные данные на печатной плате, включая информацию о сериализации и штрих-кодах для отслеживания.

Тест

Незаполненные платы могут быть подвергнуты тесту «голой платы» , при котором каждое соединение схемы (как определено в списке цепей ) проверяется как правильное на готовой плате. Для массового производства используется тестер для гвоздей, приспособление или адаптер с жесткой иглой для контакта с медными площадками или отверстиями на одной или обеих сторонах платы, чтобы облегчить тестирование.Компьютер даст команду электрическому испытательному устройству приложить небольшое напряжение к каждой точке контакта на ложе гвоздей по мере необходимости и проверить, появляется ли такое напряжение в других подходящих точках контакта. «Замыкание» на плате будет соединением там, где его не должно быть; «разрыв» - это между двумя точками, которые должны быть соединены, но не являются. Для плат небольшого или среднего объема тестеры с летающей сеткой и с летающей сеткой используют движущиеся испытательные головки для контакта с медными / серебряными / золотыми / паяными площадками или отверстиями для проверки электрического соединения тестируемой платы.Другой метод тестирования - промышленное КТ-сканирование, которое может генерировать 3D-рендеринг платы вместе с 2D-фрагментами изображения и может отображать такие детали, как паяные пути и соединения.

Печатная сборка

Печатная плата с контактными площадками для тестирования

После того, как печатная плата (PCB) будет завершена, электронные компоненты должны быть прикреплены, чтобы сформировать функциональную сборку печатной платы , [13] [14] или PCA (иногда называемую «сборкой печатной платы» PCBA ).В конструкции со сквозным отверстием выводы компонентов вставляются в отверстия. В конструкции для поверхностного монтажа компоненты размещаются на площадках или площадках на внешних поверхностях печатной платы. В обоих типах конструкции выводы компонентов электрически и механически прикреплены к плате с помощью припоя из расплавленного металла.

Существует множество методов пайки, используемых для прикрепления компонентов к печатной плате. Крупносерийное производство обычно осуществляется с помощью машинной установки и пайки волной пайки или оплавления в печах, но квалифицированные техники могут паять очень крошечные детали (например, корпуса 0201, которые имеют размер 0.02 дюйма на 0,01 дюйма) [15] вручную под микроскопом с помощью пинцета и паяльника с тонким наконечником для прототипов малых объемов. Некоторые детали, например, корпуса BGA, может быть чрезвычайно сложно припаять вручную.

Часто конструкция для монтажа в сквозное отверстие и для поверхностного монтажа должна быть объединена в единую сборку, поскольку некоторые необходимые компоненты доступны только в корпусах для поверхностного монтажа, а другие доступны только в корпусах для монтажа на поверхность. Еще одна причина использовать оба метода заключается в том, что монтаж через отверстие может обеспечить необходимую прочность для компонентов, которые могут выдержать физическую нагрузку, в то время как компоненты, которые, как ожидается, останутся нетронутыми, будут занимать меньше места при использовании методов поверхностного монтажа.

После того, как плата заполнена, ее можно протестировать различными способами:

  • При включенном питании проведите внутрисхемный тест, во время которого можно выполнить физические измерения (например, напряжение, частоту).
  • При включенном питании проведите функциональный тест, просто проверяя, выполняет ли печатная плата то, для чего она была предназначена.

Для облегчения этих испытаний на печатных платах могут быть предусмотрены дополнительные контактные площадки для временных соединений. Иногда эти площадки необходимо изолировать резисторами.Внутрисхемный тест может также проверять функции тестирования некоторых компонентов с граничным сканированием. Системы внутрисхемного тестирования также могут использоваться для программирования компонентов энергонезависимой памяти на плате.

При тестировании с граничным сканированием тестовые схемы, интегрированные в различные ИС на плате, образуют временные соединения между дорожками печатной платы, чтобы проверить правильность установки ИС. Тестирование с граничным сканированием требует, чтобы все тестируемые ИС использовали стандартную процедуру конфигурации теста, наиболее распространенной из которых является стандарт Joint Test Action Group (JTAG).Тестовая архитектура JTAG предоставляет средства для тестирования межсоединений между интегральными схемами на плате без использования физических тестовых пробников. Поставщики инструментов JTAG предоставляют различные типы стимулов и сложные алгоритмы не только для обнаружения неисправных цепей, но и для изоляции неисправностей в определенных цепях, устройствах и выводах. [16]

Когда платы не проходят тест, техники могут демонтировать и заменить вышедшие из строя компоненты. Эта задача известна как переделка .

Защита и упаковка

Печатные платы

, предназначенные для экстремальных условий окружающей среды, часто имеют защитное покрытие, которое наносится путем погружения или распыления после пайки компонентов.Покрытие предотвращает коррозию и токи утечки или короткое замыкание из-за конденсации. Самые ранние конформные покрытия были восковыми; современные конформные покрытия обычно представляют собой разбавленные растворы силиконового каучука, полиуретана, акрила или эпоксидной смолы. Другой способ нанесения защитного покрытия - это напыление пластика на печатную плату в вакуумной камере. Главный недостаток защитных покрытий заключается в том, что обслуживание платы чрезвычайно затруднено. [17]

Многие собранные печатные платы чувствительны к статическому электричеству, поэтому во время транспортировки их необходимо помещать в антистатические пакеты.При обращении с этими платами пользователь должен быть заземлен. Неправильная техника обращения может привести к передаче накопленного статического заряда через плату, повреждая или разрушая компоненты. Даже голые платы иногда чувствительны к статическому электричеству. Следы стали настолько мелкими, что вытравливание с платы (или изменение его характеристик) вполне возможно статическим зарядом. Это особенно верно в отношении нетрадиционных печатных плат, таких как MCM и микроволновые печатные платы.

Типовой проект

  • Захват схемы или ввод схемы выполняется с помощью инструмента EDA.
  • Размеры и шаблон карты определяются в зависимости от требуемой схемы и корпуса печатной платы. При необходимости определите фиксированные компоненты и радиаторы.
  • Определение слоев стека печатной платы. От 4 до 12 слоев и более в зависимости от сложности конструкции. Наземная плоскость и силовая плоскость выбраны. Сигнальные плоскости, по которым маршрутизируются сигналы, находятся как на верхнем, так и на внутреннем уровнях. [18]
  • Определение импеданса линии с использованием толщины диэлектрического слоя, толщины трассируемой меди и ширины трассы.Разделение трасс также учитывается в случае дифференциальных сигналов. Для маршрутизации сигналов можно использовать микрополосковые, полосковые или двойные полосковые линии.
  • Размещение компонентов. Учитываются термические соображения и геометрия. Отмечены переходы и земли.
  • Маршрутизация следа сигнала. Для оптимальной защиты от электромагнитных помех высокочастотные сигналы направляются во внутренние слои между плоскостями питания или земли, поскольку плоскость питания ведет себя как земля для переменного тока.
  • Генерация файла Gerber для производства.

Сертификат безопасности (США)

Стандарт безопасности

UL 796 охватывает требования к безопасности компонентов печатных монтажных плат, используемых в качестве компонентов в устройствах или приборах. Тестирование анализирует такие характеристики, как воспламеняемость, максимальная рабочая температура, электрическое отслеживание, отклонение тепла и прямая поддержка токоведущих электрических частей.

"Кордвуд" постройка

Дровяной модуль. Конструкция

Cordwood может значительно сэкономить место и часто использовалась с компонентами с проводным концом в приложениях, где пространство было в дефиците (например, в системах наведения ракет и телеметрии), и в высокоскоростных компьютерах, где короткие трассы были важны.В «дровяной» конструкции компоненты с осевыми выводами устанавливались между двумя параллельными плоскостями. Компоненты были либо спаяны вместе перемычкой, либо они были соединены с другими компонентами тонкой никелевой лентой, приваренной под прямым углом к ​​выводам компонентов. Чтобы избежать короткого замыкания между собой различных слоев межсоединений, между ними были помещены тонкие изолирующие платы. Перфорация или отверстия в платах позволяет компоненту выступать на следующий слой межсоединений. Одним из недостатков этой системы было то, что пришлось использовать специальные компоненты с никелевым выводом, чтобы можно было выполнять соединительные сварные швы.В некоторых вариантах конструкции из дровяной древесины в качестве метода соединения использовались односторонние печатные платы (как показано на рисунке). Это означало, что можно было использовать обычные компоненты с выводами. Еще одним недостатком этой системы является то, что компоненты, расположенные внутри, сложно заменить.

До появления интегральных схем этот метод позволял получить максимально возможную плотность упаковки компонентов; из-за этого он использовался рядом поставщиков компьютеров, включая Control Data Corporation. В настоящее время метод строительства из дровяной древесины, похоже, вышел из употребления, вероятно, потому, что высокая плотность упаковки может быть легче достигнута с использованием методов поверхностного монтажа и интегральных схем.

Многопроволочные платы

Multiwire - это запатентованная технология соединения, в которой используются изолированные провода с машинной разводкой, залитые в непроводящую матрицу (часто пластмассовую смолу). Он использовался в 1980-х и 1990-х годах. (Kollmorgen Technologies Corp, патент США 4,175,816, поданный в 1978 г.) Технология Multiwire все еще доступна в 2010 г. через Hitachi. Существуют и другие конкурентоспособные технологии дискретной проводки, которые были разработаны (Jumatech [2], многослойные листы).

Поскольку было довольно легко уложить межсоединения (провода) внутри матрицы внедрения, этот подход позволил разработчикам полностью забыть о маршрутизации проводов (обычно это трудоемкая операция проектирования печатной платы): везде, где разработчику требуется соединение, машина проведет провод по прямой от одного места / контакта к другому.Это привело к очень короткому времени разработки (отсутствие сложных алгоритмов для использования даже для проектов с высокой плотностью), а также к уменьшению перекрестных помех (что хуже, когда провода проложены параллельно друг другу - что почти никогда не происходит в Multiwire), хотя стоимость слишком высока. чтобы конкурировать с более дешевыми технологиями печатных плат, когда требуются большие количества.

Технология поверхностного монтажа

Основная статья: Технология поверхностного монтажа Компоненты для поверхностного монтажа, включая резисторы, транзисторы и интегральную схему

Технология поверхностного монтажа появилась в 1960-х, набрала обороты в начале 1980-х и стала широко использоваться к середине 1990-х.Компоненты были механически переработаны, чтобы иметь небольшие металлические выступы или торцевые крышки, которые можно было припаять непосредственно к поверхности печатной платы. Компоненты стали намного меньше, и размещение компонентов с обеих сторон платы стало более распространенным, чем при установке в сквозные отверстия, что позволило значительно повысить плотность схем. Поверхностный монтаж хорошо поддается высокой степени автоматизации, сокращению затрат на рабочую силу и значительному увеличению производства и качества. Несущие ленты обеспечивают стабильную и защитную среду для устройств поверхностного монтажа (SMD), размер и вес которых может составлять от одной четверти до одной десятой, а пассивные компоненты могут составлять от половины до четверти стоимости соответствующих сквозных соединений. части отверстия.Однако интегральные схемы часто имеют одинаковую цену независимо от типа корпуса, потому что самой дорогой частью является сам чип. По состоянию на 2006 год некоторые компоненты с проводным концом, такие как малосигнальные переключающие диоды, например 1N4148, на самом деле значительно дешевле соответствующих SMD-версий.

См. Также

Схема захвата. (KiCAD) Компоновка печатной платы. (KiCAD) 3D вид. (KiCAD)
Материалы для печатных плат
Программа для разводки печатных плат

Список литературы

  1. ^ США 1256599
  2. ^ a b Чарльз А. См. Приложение D к IPC-2251

Внешние ссылки

Рекомендации по проектированию

Стандарты и спецификации

.

Electronics Club - Печатные платы (PCB)

Electronics Club - Печатные платы (PCB) Electronics Club

SMT | Готовые | Проектирование | Изготовление

Печатные платы (PCB) используются для изготовления постоянных, паяных схем . Их можно использовать для всех схем, от простых, например, проектов. на этом сайте описаны самые сложные схемы, используемые в компьютерах и другом электронном оборудовании. Профессионально сделанные схемы почти всегда строятся на печатных платах.

Печатные платы

разработаны специально для каждой схемы, что значительно упрощает сборку. Чем меньше отверстий, тем меньше вероятность размещения компонента в неправильном месте.

Печатные платы имеют медные дорожки на одной, а иногда и на обеих сторонах платы. Дорожки соединяют отверстия, в которых припаяны выводы компонентов и провода. На односторонних печатных платах компоненты размещаются на одной стороне платы, а медные дорожки - на другой.

Дорожки на печатной плате могут проходить в любом направлении и включать изгибы для прокладки их вокруг соединений и другие треки.Пути не могут пересекать друг друга, но при необходимости это можно сделать, используя проводное соединение на компонентной стороне платы для соединения одной или нескольких дорожек.

Bittele Electronics обеспечивает высококачественную смешанную технологию Услуги по монтажу печатных плат. Наши возможности по сборке схем включают детали для поверхностного монтажа (SMD), детали со сквозным отверстием (THD) или любое их сочетание. Мы также предлагаем прототип печатной платы. услуги для жестких или гибких плат с высоким Tg, соответствующих требованиям RoHS.

Технология поверхностного монтажа (SMT и SMD)

Профессионально изготовленные печатные платы обычно используют технологию поверхностного монтажа (SMT), где Компоненты припаиваются к маленьким площадкам на печатной плате, а не через отверстия. Компоненты устройства поверхностного монтажа (SMD) предназначены для этого с контактным контактные площадки или очень короткие провода вместо традиционных проводов.

Компоненты устройства поверхностного монтажа (SMD) не подходят для учебных или любительских схем, требующие большого мастерства и бита с очень тонким наконечником для ручной пайки.


Построение проекта по готовой плате

Это лучший способ начать пользоваться печатными платами. Проекты с готовой платой обычно легко построить, и можно уверенно строить более сложные проекты. Во многих случаях на печатной плате, поставляемой для проекта, позиции компонентов отмечены на плате. Единственным недостатком является то, что печатные платы относительно дороги в производстве, и это будет отражается на стоимости проекта.

Rapid Electronics Projects на печатной плате

PCB circuit

Создание собственной печатной платы

Лучшее расположение компонентов на плате редко будет таким же, как их расположение на принципиальной схеме, важным моментом является сосредоточение на соединений между компонентами.Поскольку дорожки можно рисовать в любом положении, это может быть проще, чем проектировать макет стрипборда.

Помните, что дорожки не могут пересекаться, но часто этого можно избежать, аккуратно расположив компоненты. или прокладывать путь по непрямому маршруту. Если перехода невозможно избежать, вы можете построить мост используя проводное соединение на другой стороне платы, например, проводное соединение между дорожками на стрипборде. Ожидайте, что сделаете несколько попыток, прежде чем придумаете хороший макет.

Очень внимательно проверьте запланированный макет на наличие ошибок.Это даже важнее, чем со стрипбордом. потому что ошибки на печатной плате очень сложно (а часто и невозможно) исправить после того, как они были сделаны.

PCBWay

Изготовление собственной печатной платы

Изготовление печатной платы требует специального оборудования и использования опасных химикатов, поэтому многие сочтут это лучшим вариантом. воспользоваться услугами производителя печатных плат. Они перенесут ваш дизайн на пустую печатную плату, а затем протравят оставьте только нужные медные дорожки.

В протравленной печатной плате необходимо просверлить отверстия, обычно диаметром около 1 мм, но для некоторых компонентов требуются отверстия большего размера.Для этого потребуется небольшая электродрель и подставка (при использовании ручной дрели сверла могут сломаться). поэтому лучше всего, чтобы сверление выполнялось производителем.

Сайт build-electronic-circuits.com дает хорошие инструкции по проектированию, созданию и пайке собственных печатных плат.

Смотрите также: Макетная плата | Стрипборд | Строительство


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2020

Веб-сайт размещен на Tsohost

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о